防雷工程方案

一、工程概述

一般认为，雷电的防护措施有隔离、等电位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成电位反击。只有设计合理、安装合格，电涌保护器才能有效的防御雷电。

系统综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参考。

（1）IEC61024《建筑物防雷》

（2）IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

（3）ITU K25《光缆的防雷》

（4）GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

（5）GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

（6）GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

（7）GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》

（8）GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

（9）GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

二、雷击防护措施

（一）直击雷防护

直击雷防护包括监控室建筑物直击雷防护和监控系统前端设备直击雷防护，本方案只涉及到机房电源防雷及网络交换机防雷,建筑物的防雷。

  建筑物的防雷措施

  建筑物是否需要进行防雷保护，应采取哪些防雷措施，要根据建筑物的防雷等级来确定。对于一、二类民用建筑，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施；对于第三类民用建筑，应有防止雷电波沿低压架空线路侵入的措施，至于是否需要防止直接雷击，要根据建筑物所处的环境以及建筑物的高度、规模来判断。

  一、防直击雷的措施

  防直击雷采取的措施是引导雷云与避雷装置之间放电，使雷电流迅速流散到大地中去，从而保护建筑物免受雷击。避雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。

  （一）接闪器

  接闪器也叫做受雷装置，是接受雷电流的金属导体。接闪器的作用是使其上空电场局部加强，将附近的雷云放电诱导过来，通过引下线注入大地，从而使离接闪器一定距离内一定高度的建筑物免遭直接雷击。接闪器的基本形式有避雷针、避雷带、避雷网、笼网４种。

  避雷针的针尖一般用镀锌圆钢或镀锌钢管制成。上部制成针尖形状，钢管厚度不小于３mm，长为１～２m。高度在２０ｍ以内的独立避雷针通常用木杆或水泥杆支撑，更高的避雷针则采用钢铁构架。

  砖木结构房屋，可将避雷针敷于山墙顶部或屋脊上，用抱箍或对锁螺栓固定于梁上，固定部位的长度约为针高的１/3。避雷针插在砖墙内的部分约为针高的１/3，插在水泥墙的部分约为针高的１/4～１/5。

  避雷针的保护范围可以用一个以避雷针为轴的圆锥形来表示。图6-7-2为单根避雷针保护范围示意图，如果建筑物正处于这个空间范围内，就能够得到避雷针的保护。

  避雷带是用小截面圆钢或扁钢做成的条形长带，装设在建筑物易遭雷击部位。根据长期经验证明，雷击建筑物有一定的规律，可能受雷击的地方是屋脊、屋檐、山墙、烟囱、通风管道以及平屋顶的边缘等。在建筑物可能遭受雷击的地方装设避雷带，可对建筑物进行重点保护。为了使对不易遭受雷击的部位也有一定的保护作用，避雷带一般高出屋面０.２m，而两根平行的避雷带之间的距离要控制在１０m以内。避雷带一般用８mm镀锌圆钢或截面不小于5０mm2的扁钢做成，每隔１m用支架固定在墙上或现浇的混凝土支座上，如图6-7-3所示。

  避雷网相当于纵横交错的避雷带叠加在一起，它的原理与避雷带相同，其材料采用截面不小于５０mm2的圆钢或扁钢，交叉点需要进行焊接。避雷网宜采用暗装，其距面层的厚度一般不大于２０cm。有时也可利用建筑物的钢筋混凝土屋面板作为避雷网，钢筋混凝土板内的钢筋直径不小于３mm，并须连接良好。当屋面装有金属旗杆或金属柱时，均应与避雷带或避雷网连接起来。避雷网是接近全保护的一种防雷笼网是笼罩着整个  防雷笼网是笼罩着整个物的金属笼，它是利用建筑结构配筋所形成的笼作接闪器，对于雷电它能起到均压和屏蔽作用。接闪时，笼网上出现高电位，笼内空间的电场强度为零，笼上各处电位相等，形成一个等电位体，使笼内人身和设备都被保护。对于预制大板和现浇大板结构的建筑，网格较小，是理想的笼网，而框架结构建筑，则属于大格笼网，虽不如预制大板和现浇大板笼网严密，但一般民用建筑的柱间距离都在７.５ｍ以内，所以也是安全的。利用建筑物结构配筋形成的笼网来保护建筑，既经济又不损坏建筑物的美观。

  另外，建筑物的金属屋顶也是接闪器，它好像是网格更密的避雷网一样。屋面上的金属栏杆，也相当于避雷带，都可以加以利用。

  （二）引下线

  引下线又称引流器，接闪器通过引下线与接地装置相连。引下线的作用是将接闪器“接”来的雷电流引入大地，它应能保证雷电流通过而不被熔化。引下线一般采用圆钢或扁钢制成，其截面不得小于４８mm2，在易遭受腐蚀的部位，其截面应适当加大。为避免腐蚀加快，好不要采用胶线作引下线。

  建筑物的金属构件，如消防梯、烟囱的铁爬梯等都可作为引下线，但所有金属部件之间都应连成电气通路。

  引下线沿建（构）筑物的外墙明敷设，固定于埋设在墙里的支持卡子上。支持卡子的间距为１.５ｍ。为保持建筑物的美观，引下线也可暗敷设，但截面应加大。

  引下线不得少于两根，其间距不大于３0m。而当技术上处理有困难的，允许放宽到４０m，好是沿建筑物周边均匀引下。但对于周长和高度均不过４０ｍ的建筑物，可只设一根引下线。当采用两根以上引下线时，为了便于测量接地电阻以及检查引下线与接地线的连接状况，在距地面１.８ｍ以下处，设置断接卡子。

  引下线应躲开建筑物的出入口和行人较易接触的地点，以避开接触电压的危险。建筑物宽在１２m以下的，引下线可装在建筑物一侧，建筑物宽在１２m以上时，应装于建筑物的两侧。

  在易受机械损伤的地方，地面上１.7m至地面下０.３ｍ的一段，可用竹管、木槽等加以保护。

  在高层建筑中，利用建筑物钢筋混凝土屋面板、梁、柱、基础内的钢筋作为防雷引下线，是我国常用的方法。

  （三）接地装置

  接地装置是埋在地下的接地导体（即水平连接线）和垂直打入地内的接地体的称。其作用是把雷电流疏散到大地中去。接地装置如图6-7-4所示。

  图6-7-4接地装置图

  接地体的接地电阻要小（一般不过１０Ω），这样才能迅速地疏散雷电流。

  一般情况下，接地体均应使用镀锌钢材，使其延长使用年限，但当接地体埋设在可能有化学腐蚀性的土壤中时，应适当加大接地体和连接点的截面，并加厚镀锌层。各焊接点必须刷漳丹油或沥青油，以加强防腐。

  图6-7-5避雷器与连接

  在安装接地体时，首先从地面挖下０.８ｍ左右，然后把接地体垂直打入地下，顶端与接地线焊接在一起。

  为满足接地电阻的要求，垂直埋设的接地体常不只１根，用水平埋设的扁钢将它们连接起来，所采用扁钢的截面不小于１00mm2，扁钢厚度不小于４mm。

  为了减小相邻接地体间的屏蔽效应，垂直接地体间的距离一般为５ｍ，当受地方限制时，可适当减小。

  接地体不应该在回填垃圾、灰渣等地带埋设，还应远离由于高温影响使土壤电阻率升高的地方。接地体埋设后，应将回填土分层夯实。

  当有雷电流通过接地装置向大地流散时，在接地装置附近的地面上，将形成较高的跨步电压，危及行人安全，因此接地体应埋设在行人较少的地方，要求接地装置距建筑物或构筑物出入口及人行道不应小于３m，当受地方限制而小于３m时，应采取降低跨步电压的措施，如在接地装置上面敷设５０～８０mm厚的沥青层，其宽度过接地装置２m。

  除了上述人工接地体外，还可利用建筑物内外地下管道或钢筋混凝土基础内的钢筋作自然接地体，但须具有一定的长度，并满足接地电阻的要求。

  二、防雷电感应的措施

  为防止雷电感应产生火花，建筑物内部的设备、管道、构架、钢窗等金属物，均应通过接地装置与大地作可靠的连接，以便将雷云放电后在建筑上残留的电荷迅速引入大地，避免雷害。对平行敷设的金属管道、构架和电缆外皮等，当距离较近，应按规范要求，每隔一段距离用金属线跨接起来。

  三、防雷电波侵入的措施

  为防雷电波侵入建筑物，可利用避雷器或保护间隙将雷电流在室外引入大地。如图6-7-6所示，避雷器装设在被保护物的引入端。其上端接入线路，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统正常运行；雷击时，有高压冲击波沿线路袭来，避雷器击穿而接地，从而强行截断冲击波。雷电流通过以后，避雷器间隙又恢复绝缘状态，保证系统正常运行。

  图6-7-6年示的保护间隙，是一种简单的防雷保护设备，由于制成角型，所以也称羊角间隙，它主要由镀锌圆钢制成的主间隙和辅助间隙组成。保护间隙结构简单，成本低，维护方便，但保护性能差，灭弧能力小，容易引起线路开关跳闸或熔断器熔断，造成停电。所以对于装有保护间隙的线路上，一般要求装设有自动重合闸装置或自重合熔断器与其配合，以提高供电可靠性。

 常用的阀型避雷器，其基本元件是由多个火花间隙串联后再与一个非线性电阻串联起来，装在密封的瓷管中。一般非线性电阻用金钢砂和结合剂烧结而成，如图6-7-7所示。

  图6-7-7阀型避雷器

  正常情况下，阀片电阻很大，而在过电压时，阀片电阻自动变得很小，则在过电压作用下，火花间隙被击穿，过电流被引入大地，过电压消失后，阀片又呈现很大电阻，火花间隙恢复绝缘。

  为防止雷电波沿低压架空线侵入，在入户处或接户杆上应将绝缘子的铁脚接到接地装置上。

  此外，还要防止雷电流流经引下线产生的高电位对附件金属物体的雷电反击。当防雷装置接受雷击时，雷电流沿着接闪器、引下线和接地体流入大地，并且在它们上面产生很高的电位。如果防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其他金属管线的绝缘距离不够，它们之间就会产生放电现象，这种情况称之为“反击”。反击的发生，可引起电气设备绝缘被破坏，金属管道被烧穿，甚至引起火灾、爆炸及人身事故。

  防止反击的措施有两种。一种是将建筑物的金属物体（含钢筋）与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持一定的距离。另一种是，当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道外与靠近的防雷装置相连接，有条件时，宜将建筑物每层的钢筋与所有的防雷引下线连接。

四、建筑施工工地的防雷

 １.对于施工的建筑，在施工时首先应做好全部性的接地装置，随时将主筋与接地装置连接起来，利用它作接闪器及引下线，以对施工的建筑物本身进行保护。对各层地面的配筋，应随时使其成为一个等电位面并接通。

  ２.沿建筑物的四角和四边竖起的杉槁脚手架或金属脚手架上，应做数根避雷针，并直接接到接地装置上，使其保护到全部施工面积。其保护角可按６０度计算。针长少应高出杉槁３０cm，以免接闪时燃烧木材。在雷雨季施工时，应随杉槁的接高，及时加高避雷针。

  ３.施工用的起重机的上端必须装设避雷针，并将起重机下部的钢架连接于接地装置上。接地装置应尽可能利用性接地系统。如系水平移动的起重机，其四个轮轴足以起到压力接点的作用，须将其两条滑行用钢轨接到接地装置上。

  ４.应随时使施工现场正在绑扎钢筋的各层地面，构成一个等电位面，以避免遭受雷击时的跨步电压。室外引来的各种金属管道及电缆外皮，都要在进入建筑物的进口处，就近连接到接地装置上。

  五、建筑防雷平面图

  建筑防雷平面图是在屋面平面图的基础上绘制的。图中用图例符号表示出避雷针、避雷带等接闪器的安装位置，引下线、接地装置的安装位置，说明接闪器、引下线及接地装置选用材料的尺寸，以及对施工方法、接地电阻的要求等，作为安装时的依据。图6-7-8是采用避雷带的建筑防雷平面图

（二）机房弱电系统感应雷防护

设计依据

根据 GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第五章：防雷设计；GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章：防雷击电磁脉冲；第四节，第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器（SPD）的要求及YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分： SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求，参照 IEC 61643-3 《低压系统的电涌保护器》 第3部分《在电信系统中SPD的应用》和IEC 61644-1 1997《通信系统用SPD》标准要求，对于通信线路的防护，需对设备进线缆线使用8/20μs波形、通流容量3KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。

1、机房电源系统雷电防护

由于有70％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，所以电源上应设置二到三级雷电防护。

a. 在机房配电箱处安装三相电源防雷器或是防雷箱，型号：OD-M120B/4(OD-V120KA—防雷箱，带雷电计数器功能，可视劣化窗口)，作为机房电源进线的雷电防护。产品特点：核心组件选用大容量浪涌吸收组件MOV；通流容量大，Imax=120KA；输出残压低，Up≤2.8KV；响应时间快速，Ta≤25ns；模块式。数量1套。

b:在机房分配电柜处安装单相电源防雷器或是防雷箱,型号:OD-M40C/2(OD-D40KA-防雷箱，带雷电计数器功能，可视劣化窗口),作为机房分电源处进线的防雷电保护,产品特点:核心组件选用大容量浪涌吸收组件MOV;通流容量大,Imax=40KA;输出残压低,Up<1.5KV;响应时间快速,TA≤25ns;模块式,便于安装维护.数量1套

b. 在机房设备电源前端安装防雷插座，型号：OD-PDU/6-10A(6位10A机柜式防雷插坐)，作为边检中心机房设备电源的精细级雷电防护。产品特点：标准通用插孔设计；核心组件采用新大容量浪涌吸收组件MOV，质量稳定；通流容量大，大放电电流Imax=10KA；响应时间快速，Ta≤25ns；串联安装。数量N个（可根据实际使用数量进行调整）。

2、网络系统信号线路的雷电防护

a.在24网络交换机的网络线路上安装多口一体化计算机网络防雷器，目前网络多口防雷器24路，型号是：OD-RJ45S-E100/24-ATM作为交换机网络线路的雷电防护。产品特点：19英寸机架式多路一体化设计，安装方便，采用半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确；输出残压低，Up≤15V ；插入损耗小，Ae≤0.5dB；响应时间快速，Ta≤10ns；串联安装。可根据实际使用数量进行调整，48路核心交换机，可以使用2台24路的，该类型产品，还有16路，12路，8路，4路等不同规格，以供客户选用

b．在服务器的网络线路上安装计算机网络防雷器，型号：OD-RJ45S-E100，作为服务器网络线路的雷电防护。产品特点：核心元件采用半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确；输出残压低，Up≤15V ；插入损耗小，Ae≤0.5dB；响应时间快速，Ta≤10ns；串联安装。数量1个（可根据实际使用数量进行调整）。

前端摄像机主要分为两类：
3、防雷接地

机房利用机房柱筋作为防雷接地，在机房安装等电位连接箱，所有防雷接地在等电位连接……

4、 接地网制作设计
接地是避雷技术非常重要的环节，无论是直击雷或感应雷，终都是把雷电流引入大地。因此，对于敏感的数据（信号）通信设备而言，没有合理而良好的接地系统是不能可靠避雷的。因此，对接地电阻 >1Ω 的大楼地网，需按照规范要求整改，以提高机房接地系统的可靠性。根据具体情况，通过沿机房大楼建立不同形式的接地网（包括水平接地体、垂直接地体）来扩大接地网的有效面积和改善地网的结构。

基本要求如下：
（ 1 ）在大楼周围做接地网，用较少的材料和较低的安装成本，完成有效的接地装置；
（ 2 ）接地电阻值要求 R ＜ 1Ω ；
（ 3 ）接地体应离机房所在主建筑物 3~5m左右设置；
（ 4 ）水平和垂直接地体应埋入地下 0.8m左右，垂直接地体长 2.5m，每隔 3~5m设置一个垂直接地体；
（ 5 ）垂直接地体采用 50×50×5mm的热镀锌角钢，水平接地体则选 50×5mm的热镀锌扁钢；
（ 6 ）在地网焊接时，焊接面积应 ≥6 倍接触点，且焊点做防腐蚀防锈处理；
（ 7 ）各地网应在地面下 0.6~0.8m处与多根建筑立柱钢筋焊接，并作防腐蚀、防锈处理；
（ 8 ）土壤导电性能差时采用敷设降阻剂法，使接地电阻 ≤1Ω ；
（ 9 ）回填土必须是导电状态较好的新粘土；
（ 10 ）与大楼基础地网多点焊接，并预留接地测试点。

以上是一种传统的廉价实用的接地方式，根据实际情况，接地网材料也可以选用技术接地装置，如免维护电解离子接地系统、低电阻接地模块、长效铜包钢接地棒等等。

三、屏蔽措施 

1、埋地线路的金属线管、PE线、信息线路金属外皮应在入户端良好接地。如入户前架空或无屏蔽者，宜在进户端前20米套装金属线管屏蔽，并把屏蔽层与防雷地可靠连通。

2、监控室或机房内，应将金属电脑桌、电脑设备、控制设备金属外壳与防雷接地装置可靠连接。

3、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。

4、为改善电磁环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。屋顶为金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位接地。

5、在需要保护的空间，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。

四、雷电防护工程报价（略）

五、运行维护

1、防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，检测系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时排查，直至整个系统均正常运作。

2、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

3、 接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。